浅析高层建筑结构基础选型和优化设计

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1、浅析高层建筑结构基础选型和优化设计浅析高层建筑结构基础选型和优化设计摘要：随着我国经济的高速发展，高层建筑在我国的工程建设中也越来越普遍，而高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分，也日益被业内人士所重视。这是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用，在设计时，应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑。为使基础设计更合理，应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。　　　　高层建筑基础工程的重要性，还表现在基础工程在高层建筑的工程造价中占有较大的比重。基础工程所耗费的钢材、水泥用量多，施工难度大，一般情况下基础工程造价占土建工程总造价

2、的20%左右，工期占土建工程的20-30%，当地质条件复杂时，其造价和工期所占的比重还会增加。因此，选择合理的基础形式与计算方法，是保证建筑结构安全，降低工程造价的一个有效措施。　　高层建筑基础的重要性，还表现在基础形式的多样性和影响因素的复杂性。在一些地质条件差的地区，基础的设计与施工涉及面广，它不仅与上部结构和基础本身有关，还与地基土的性质、水文条件、周围环境等因素相关。基础工程在雨季施工时，也会给施工增加很多困难，还会造成一些局部的返工，土建工程拖延工期往往就和基础工程进度有关。因此，选择合理的基础形式对缩短施工工期也是具有重要意义的。　　高层建筑基础设计比一般

3、建筑基础要更复杂，总的来说，它具有荷载大、埋置深及要求严的特点，在选择基础型式时与建筑物的使用性质、上部结构类型、地质情况、抗震性能、对周围建筑物的影响及施工条件等有密切的关系。在一般情况下，在基础选型与设计时应考虑以下因素:　　当上部结构为框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小、柱网分布较均匀时，可采用柱下独立基础。在抗震设防区，其纵横方向应设连系梁，连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。　　当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性，减少不均匀沉降，可选用十字交又钢筋砼条形基础或桩基，如仍不能满足要求，又不采

4、用桩基或其他人工地基时，可以选用筏基。　　当上部结构为框架或剪力墙结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降限制较严、防水要求较高时，可选用箱基。　　当上部结构为框一剪结构、无地下室、地基条件较好时，可采用十字交叉钢筋砼条形基础或筏基。　　当上部结构为框一剪结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时，可选用十字交叉刚性墙基础。　　筏基上柱荷载较小或中等、柱距较小且等距的情况下宜采用无梁筏板基础，当柱荷载相差大且柱距又较大时，宜采用梁板式筏基。　　当地基较差或很差时，采取上述各类型基础仍不能满足设计时，可选用桩基或其他有效的人工地基。　　高层建筑

5、如遇下列情况，与深基础或其它人工地基相比较经济，且施工条件又可能时，可采用桩基。　　地基软弱，作为天然地基，其承载力或沉降量不能满足现行规范要求时。　　相邻建筑物之间相互影响，地基将形成过大的不均匀沉降时。　　对沉降有特殊要求时。　　限于现场既有建筑不允许开挖，又无其他施工手段时。　　土层变化较大、厚度不均匀或下卧基岩面起伏相差较大而将引起过大的不均匀沉降时。　　采用深埋天然地基，在经济上、施工条件上进行比较又不经济时。　　目前，最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法，这种方法中地基、基础、上部结构之间同时满足接触点的静力平衡以及接触点的变形协调两个

6、条件，即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体。这种从整体上进行相互作用的分析方法难度较大，计算量庞大，对计算机的性能及存储量要求较高，只在较复杂或大型基础设计时，按目前可行的方法考虑地基基础上部结构的相互作用。然而，这种考虑上部结构与地基基础共同作用的分析方法也不是完美无缺的。它同样需要采用种种假定，也不能避免各种地基模型的固有误差;并且上部结构的刚度形成存在滞后，因为上部结构的刚度在建造过程中是逐层形成的，在考虑上部结构边界刚度对基础的影响时，这一滞后过程能否被真实模拟也会对分析结果的准确性产生影响。　　共同作用分析方法的进步之处仅在于它考虑了上部结构

7、的刚度而已。　　目前，对于一般基础的设计，采用的仍然基于经典结构力学和弹性力学的常规设计方法。这种方法简便快捷，对于单层排架结构一类的上部柔性结构以及地基较好的独立基础，能够得到较满意的结果;对于高层剪力墙结构下箱形基础置于一般土质天然地基这种情况，简化计算结果也能满足要求。但是，对于钢筋混凝土框架这类对地基沉降较敏感的结构，计算结果与实际不同;对于软弱地基上的条形基础，按这种方法计算与实际差别也较大。　　对高层框架结构基础设计的建议　　对于高层框架结构，随着层数的增加，作用在基础上的柱荷载也将增大。在竖向荷载作用下，基础产生碟形沉降，由于上部结构具